CN110846569B - 一种低碳冷轧钢及其制备方法、应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低碳冷轧钢及其制备方法、应用，所述低碳冷轧钢的化学成分的质量百分数分别为：C：0.08～0.012％，Si≤0.02％，Mn：0.35～0.60％，P≤0.015％，S≤0.012％，Als：0.03～0.07％，N≤0.0040％，其余为Fe和不可避免的杂质。使用本发明公开的方法所制备的低碳冷轧钢抗拉强度超过700MPa，延伸率达到7％以上，满足用户对产品强度和塑性的要求。

Description

一种低碳冷轧钢及其制备方法、应用

技术领域

本发明属于炼钢技术领域，特别涉及一种低碳冷轧钢及其制备方法、应用。

背景技术

低碳冷轧钢是使用量很大的一类金属材料，经过进一步加工处理后，可制作容器、箱体、炉体、管道等，应用于汽车、家电、农用机具等领域。其中，在低碳冷轧钢的两面镀覆锡层或铬层，可应用于饮料罐、食品罐、气雾罐、化工罐和电子元件等领域。随着罐壁厚度的不断减薄，用户对电镀板强度提出了更高的要求，同时为保证罐和盖的成形又对延伸率提出了高的要求。

目前，国内对电镀板的研究主要集中在二次冷轧电镀板领域，强度级别主要针对在520~620MPa范围内产品上，其组织均为铁素体+渗碳体组织。如CN201610466945.1公开了一种高强高延伸率的镀锡原板及其二次冷轧方法，其成分为C：0.065~0.12%，Mn：0.2~0.8%，Al:0.01~0.08%，N:0.003~0.015%，其它还含量B，Cr，Ti，Nb，Cu，Mo等一种或一种以上的合金元素，因此合金成本高，通过这种二次冷轧方法所制备的镀锡原板，虽然延伸率较高，但成品强度级别不超过600MPa。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种低碳冷轧钢，具有较好的综合力学性能，克服现有技术中所制备的电镀板延伸率虽然较高，但强度级别低的问题。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一方面，本发明提供了一种低碳冷轧钢，所述低碳冷轧钢的化学成分的质量百分数分别为：C：0.08~0. 12%，Si≤0.02%，Mn：0.35~0.60%，P≤0.015%，S≤0.012%，Als：0.03~0.07%，N≤0.0040%，其余为Fe和杂质。

进一步地，所述低碳冷轧钢的金相组织，按体积百分比，包括80~95%铁素体和5~20%马氏体。

进一步地，所述低碳冷轧钢的厚度为0.15~0.30mm。

另一方面，本发明提供了一种低碳冷轧钢的制备方法，包括：

S1，将铁水依次进行铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸，获得板坯；所述板坯的化学成分质量百分数分别为：C：0.08~0. 12%，Si≤0.02%，Mn：0.35~0.60%，P≤0.015%，S≤0.012%，Als：0.03~0.07%，N≤0.0040%，其余为Fe和杂质；

S2，将所述板坯依次进行加热、热轧、卷取，获得热轧卷；

S3，将所述热轧卷依次进行酸洗、冷轧获得冷轧卷；

S4，将所述冷轧卷进行连续退火、平整，获得冷轧钢；所述连续退火温度控制为730~750℃，所述连续退火的冷却速率控制为100~120℃/S，所述连续退火的冷却温度控制为100~250℃。

进一步地，所述加热工序的加热温度控制为1170~1210℃，加热时间控制为150~240min。

进一步地，所述热轧工序的粗轧采用1+5或3+3道次轧制，所述粗轧终止温度控制为1000~1080℃。

进一步地，所述热轧工序的精轧终止温度控制为850~900℃。

进一步地，所述卷取工序的卷取温度控制为540~600℃。

进一步地，所述平整工序的延伸率控制为0.8~1.5%。

再一方面，本发明提供了一种低碳冷轧钢作为镀锡或镀铬的应用。

本发明的有益效果至少包括：

本发明公开了一种低碳冷轧钢及其制备方法、应用，方法，所述低碳冷轧钢的化学成分的质量百分数分别为：C：0.08~0.12%，Si≤0.02%，Mn：0.35~0.60%，P≤0.015%，S≤0.012%，Als：0.03~0.07%，N≤0.0040%，其余为Fe和杂质。本发明采用高碳、高锰的化学成分设计，充分发挥碳、锰扩大奥氏体区，提高奥氏体稳定性的作用，配合一次冷轧和特定的高温退火工艺，通过固溶强化、细晶强化和相变强化手段获得了软相的铁素体和硬相的马氏体双相组织，使得所制备的低碳冷轧钢抗拉强度超过700MPa，延伸率达到7%以上，满足用户对产品强度和塑性的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种低碳冷轧钢的金相组织图；

图2为本发明实施例的一种低碳冷轧钢的制备方法工艺步骤图。

具体实施方式

下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

一方面，本发明实施例提供了一种低碳冷轧钢，所述低碳冷轧钢的化学成分的质量百分数分别为：C：0.08~0.12%，Si≤0.02%，Mn：0.35~0.60%，P≤0.015%，S≤0.012%，Als：0.03~0.07%，N≤0.0040%，其余为Fe和杂质。

C、Mn均作为控制相变元素进行加入，充分发挥C、Mn提高奥氏体稳定性的作用，在连退高温退火时形成一定量的奥氏体，并在快速冷却过程中形成一定量的硬相的马氏体以提高低碳冷轧钢的强度。相较于传统的二次冷轧制备方法中加入一种或多种贵重合金元素提高强度的方法，采用C、Mn提高低碳冷轧钢的强度的方法具有成本低的优势。

其中，C元素限定在0.08~0.12%，过高将导致板坯裂纹，过低使得奥氏体稳定性不足。Mn元素合金成本较高，因此为控制成本，将Mn元素限定在0.35~0.60%。N元素具有扩大奥氏体区的作用，过高易出缺陷，因此限定在40ppm以下。

进一步地，所述低碳冷轧钢的金相组织，按体积百分比，包括80~95%铁素体和5~20%马氏体，图1为本发明实施例的一种低碳冷轧钢的金相组织图，结合图1可知，所述低碳冷轧钢绝大多数为铁素体组织，少量的马氏体组织。

进一步地，所述低碳冷轧钢的厚度为0.15~0.30mm。

另一方面，本发明实施例提供了一种低碳冷轧钢的制备方法，图2为本发明实施例的一种低碳冷轧钢的制备方法工艺步骤图，结合图2，所述方法包括，

S1，将铁水依次进行铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸，获得板坯；所述板坯的化学成分质量百分数分别为：C：0.08~0.12%，Si≤0.02%，Mn：0.35~0.60%，P≤0.015%，S≤0.012%，Als：0.03~0.07%，N≤0.0040%，其余为Fe和杂质；

S2，将所述板坯依次进行加热、热轧、卷取，获得热轧卷；

加热温度控制为1170~1210℃，加热时间控制为150~240min，可以使板坯完全奥氏体化，同时可以控制加热成本。热轧工序的粗轧采用1+5或3+3道次轧制，所述粗轧终止温度控制为1000~1080℃。热轧工序的精轧终止温度控制为850~900℃，是为了使精轧处于奥氏体区，避免混晶缺陷。所述卷取工序的卷取温度控制为540~600℃，主要是为了使渗碳体细化，易于在连续退火时回溶，同时提高热轧卷通卷性能的稳定性。

S3，将所述热轧卷依次进行酸洗、冷轧获得冷轧卷；

S4，将所述冷轧卷进行连续退火、平整，获得冷轧钢；所述连续退火温度控制为730~750℃，以保证形成一定量的奥氏体和适当尺寸的铁素体晶粒，以改善塑性，并在均热期间通过间隙原子C的扩散提高奥氏体的稳定性，再通过100~120℃/S的冷却速度，快速冷却至100~250℃，在低碳冷轧钢中形成5~20%的硬相马氏体，提高低碳冷轧钢的强度。平整工序的延伸率控制为0.8~1.5%，以控制低碳冷轧钢最终的屈服强度。

本发明实施例中的化学成分设计和生产工艺相互匹配，且唯一。为了保证获得双相组织，化学成分设计时在考虑合金成本的基础上采用添加一定量的Mn元素和廉价的C元素的设计方案，通过C、Mn元素扩大奥氏体区的作用，来提高奥氏体的稳定性，同时通过特定的高温退火和快速冷却工艺控制低碳冷轧钢中马氏体的体积百分含量和铁素体晶粒的尺寸，从而实现控制强度的目的。

再一方面，本发明实施例还提供了上述的一种低碳冷轧钢作为镀锡或镀铬的应用。

所述低碳冷轧钢厚度控制为0.15~0.30mm。

本发明采用高碳、高锰的化学成分设计，充分发挥碳、锰扩大奥氏体区，提高奥氏体稳定性的作用，配合一次冷轧和特定的高温退火工艺，通过固溶强化、细晶强化和相变强化手段获得了软相的铁素体和硬相的马氏体双相组织，同时避免其他组织生成。本发明利用铁素体组织基体来保证低碳冷轧钢的高塑性，利用少量的马氏体组织来保证低碳冷轧钢的高强度，本方法制备的低碳冷轧钢抗拉强度超过700MPa，延伸率达到7%以上，有较低的屈强比，能保证成型加工盖和罐时易于变形且不易开裂，满足用户对产品强度和塑性的要求。相较于传统的二次冷轧工艺制备低碳冷轧钢的制备方法，本发明所采用的一次冷轧法具有成本低的优势。

下面将结合具体的实施例对本发明所公开的一种低碳冷轧钢及其制备方法、应用进行更加详细的说明。

实施例1

在实施例1中的一种低碳冷轧钢的制备方法包括：

S1，将铁水依次进行铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸，获得板坯；

S2，将所述板坯依次进行加热、粗轧除鳞、粗轧、切头尾、精轧除鳞、精轧、层流冷却卷取，获得热轧卷。

加热温度控制为1175℃，加热时间控制为180min；

热轧工序的粗轧采用1+5道次轧制，所述粗轧终止温度控制为1050℃；

热轧工序的精轧终止温度控制为879℃；

所述卷取工序的卷取温度控制为557℃。

S3，将所述热轧卷依次进行酸洗、冷轧获得冷轧卷；

S4，将所述冷轧卷进行连续退火、平整，获得冷轧钢；

所述连续退火温度控制为745℃，冷却速度为110℃/S，冷却温度为150℃；

平整工序的延伸率控制为1.4%；

所述冷轧钢的化学成分质量百分数分别为C：0.11%，Si：0.01%，Mn：0.55%，P：0.010%，S：0.007%，Als：0.056%，N：0.0030%，其余为Fe和杂质；

所述冷轧钢的金相组织，按照体积百分比，包括82~85%的铁素体和15~18%的马氏体；

所述冷轧钢的厚度为0.20mm；

将上述冷轧钢作为镀锡的应用。

实施例2

在实施例1中的一种低碳冷轧钢的制备方法包括：

S1，将铁水依次进行铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸，获得板坯；

S2，将所述板坯依次进行加热、粗轧除鳞、粗轧、切头尾、精轧除鳞、精轧、层流冷却卷取，获得热轧卷。

加热温度控制为1205℃，加热时间控制为220min；

热轧工序的粗轧采用或3+3道次轧制，所述粗轧终止温度控制为1070℃；

热轧工序的精轧终止温度控制为865℃；

所述卷取工序的卷取温度控制为595℃。

S3，将所述热轧卷依次进行酸洗、冷轧获得冷轧卷；

S4，将所述冷轧卷进行连续退火、平整，获得冷轧钢；

所述连续退火温度控制为743℃，冷却速度为119℃/S，冷却温度为180℃；

平整工序的延伸率控制为1.2%；

所述冷轧钢的化学成分质量百分数分别为C：0.09%，Si：0.01%，Mn：0.43%，P：0.011%，S：0.006%，Als：0.043%，N：0.0025%，其余为Fe和杂质；

所述冷轧钢的金相组织，按照体积百分比，包括92~95%的铁素体和5~8%的马氏体；

所述冷轧钢的厚度为0.19mm；

将上述冷轧钢作为镀铬的应用。

实施例3

在实施例1中的一种低碳冷轧钢的制备方法包括：

S1，将铁水依次进行铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸，获得板坯；

S2，将所述板坯依次进行加热、粗轧除鳞、粗轧、切头尾、精轧除鳞、精轧、层流冷却卷取，获得热轧卷。

加热温度控制为1198℃，加热时间控制为160min；

热轧工序的粗轧采用1+5道次轧制，所述粗轧终止温度控制为1020℃；

热轧工序的精轧终止温度控制为860℃；

所述卷取工序的卷取温度控制为568℃。

S3，将所述热轧卷依次进行酸洗、冷轧获得冷轧卷；

S4，将所述冷轧卷进行连续退火、平整，获得冷轧钢；

所述连续退火温度控制为745℃，冷却速度为110℃/S，冷却温度为150/180/120℃；

平整工序的延伸率控制为1.2%；

所述冷轧钢的化学成分质量百分数分别为C：0.12%，Si：0.01%，Mn：0.58%，P：0.010%，S：0.005%，Als：0.062%，N：0.0025%，其余为Fe和杂质；

所述冷轧钢的金相组织，按照体积百分比，包括88~91%的铁素体和9~12%的马氏体；

所述冷轧钢的厚度为0.16mm；

将上述冷轧钢作为镀锡的应用。

对比例1

对比例1提供了一种二次冷轧镀锌板，按照质量百分比，所述二次冷轧镀锌板的化 学成分为C：0.06~0.09%，Si≤0.02%，Mn：0.30~0.50%，P≤0.015%，S≤0.012%，Als：0.005~0.02%，N：0.0200~0.0250%，其余为Fe及不可避免的杂质。

所述二次冷轧镀锌板的生产方法为铁水连铸、热轧、酸洗、冷轧、连续退火、二次冷轧及镀锌。

所述热轧工序的加热温度为1170~1240℃，所述热轧工序的终轧温度为870~910℃，卷取温度为660~720℃，所述二次冷轧的压下率为8~20%。

经过上述方法生产的二次冷轧镀锌板的抗拉强度为525~654MPa，延伸率4~14%。

表1是实施例1、实施例2、实施例3和对比例1所制备的低碳冷轧钢的力学性能数据，由表1可以看出，采用本发明公开的制备方法所制备的低碳冷轧钢的抗拉强度为748~791MPa，延伸率为9.2~11.5，对比例1是采用现有的二次冷轧工艺制备二次冷轧镀锡板，所述二次冷轧镀锡板的抗拉强度为525~654MPa，延伸率为4~14%。经过上述数据可知，相较于现有技术制备的二次冷轧镀锡板，使用本发明公开的方法制备的低碳冷轧钢的抗拉强度至少提高了14.37%，延伸率水平相当，更趋向于稳定。另外要提的是，本发明为一次冷轧工艺，比现有技术的二次冷轧具有节约成本的优势。

需要说明的是，镀锡层、镀铬层对低碳冷轧钢电镀前后的抗拉强度的影响很小，甚至小于两次测量抗拉强度的误差；镀锡层、镀铬层的厚度一般为2~5μm。因此，将实施例1、实施例2和实施例3制备的低碳冷轧钢的检测结果与对比例1的二次冷轧镀锡板的检测结果进行对比是合理的。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (2)

1. 一种低碳冷轧钢的制备方法，所述方法包括，S1，将铁水依次进行铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸，获得板坯；所述板坯的化学成分质量百分数分别为：C：0.09～0.12％，Si≤0.02％，Mn：0.35～0.60％，P≤0.015％，S≤0.012％，Als：0.03～0.07％，N≤0.0040％，其余为Fe和杂质；S2，将所述板坯依次进行加热、热轧、卷取，获得热轧卷；所述加热工序的加热温度控制为1170～1210℃，加热时间控制为150～240min ；所述热轧工序的粗轧采用1+5或3+3道次轧制，所述粗轧终止温度控制为1000～1080℃；所述热轧工序的精轧终止温度控制为850～900℃；所述卷取工序的卷取温度控制为540～600℃；S3，将所述热轧卷依次进行酸洗、冷轧获得冷轧卷；S4，将所述冷轧卷进行连续退火、平整，获得冷轧钢；所述平整工序的延伸率控制为0.8～1.5％；所述连续退火温度控制为730～750℃，所述连续退火的冷却速率控制为100～120℃/s，所述连续退火的冷却温度控制为100～250℃；其中，所述低碳冷轧钢的金相组织，按体积百分比，包括80～95％铁素体和5～20％马氏体；所述低碳冷轧钢的厚度为0.15～0.30mm。

2.根据权利要求1所述的一种低碳冷轧钢在镀锡或镀铬中的应用。

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